專利名稱：基于物聯(lián)網(wǎng)和云計算的實時互動智能用電系統(tǒng)及互動方法
技術領域：
本發(fā)明屬于自動化用電系統(tǒng)范圍的一種基于物聯(lián)網(wǎng)和云計算技術的實時互動智能用電系統(tǒng)及互動方法。具體說是該互動智能用電系統(tǒng)是基于物聯(lián)網(wǎng)和云計算技術的一種互動智能用電系統(tǒng)。具體結合智能電網(wǎng)特征，并利用物聯(lián)網(wǎng)和云計算技術，實現(xiàn)用電信息的實時可視化；采用一鍵0K”式操作模式，提高了靈活性及易用性。
背景技術：
進入21世紀，節(jié)能減碳和提升能源效率成為全世界的共識，在此背景下，智能電網(wǎng)成為全球電力行業(yè)應對未來挑戰(zhàn)的共同選擇。2007年美國總統(tǒng)奧巴馬確立了智能電網(wǎng)的國家戰(zhàn)略地位，2009年國家電網(wǎng)公司也提出了建設堅強智能電網(wǎng)。同時，物聯(lián)網(wǎng)技術被看作信息領略的一次重大變革，自2009年以來，美國、歐盟和日本等都將之上升為國家戰(zhàn)略，而且我國“十二五”規(guī)劃也將物聯(lián)網(wǎng)作為國家5大戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之一。物聯(lián)網(wǎng)技術將進一步助于智能電網(wǎng)的實現(xiàn)，如電網(wǎng)與用戶間的智能互動。智能電網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)技術相互滲透、深度融合和廣泛應用，將進一步促進節(jié)能減排，提升電網(wǎng)信息化、自動化和互動化的水平。此外，云計算自2007年被IBM公司提出，如今已成為信息技術領域的熱門話題之一，是產(chǎn)業(yè)界、學術界、政府等各界均十分關注的焦點.云計算以其便利、經(jīng)濟、高可擴展性等優(yōu)勢吸引了越來越多的企業(yè)的目光，將其從IT基礎設施管理與維護的沉重壓力中解放出來，更專注于自身的核心業(yè)務發(fā)展。云計算代表了 IT領域迅速向集約化、規(guī)?；c專業(yè)化道路發(fā)展的趨勢，有人形象地將云計算比喻成為當前信息領域正在發(fā)生的工業(yè)化革命。縱觀電力供應網(wǎng)絡，在發(fā)、輸、配和用電四個環(huán)節(jié)中，用電環(huán)節(jié)相對薄弱，嚴重影響了電力系統(tǒng)的整體性能和效率。并且各國都將以智能電表為關鍵的高級量測體系作為實現(xiàn)智能電網(wǎng)架構第一步，因此智能電表和智能交互終端等技術將帶來一場用電革命。隨著智能電網(wǎng)高級量測體系的推進，實時互動智能用電的需求日趨顯現(xiàn)。由于智能電網(wǎng)具有雙向的電力潮流和數(shù)字信息流，這就要求智能電表既是信息的檢測和收集者，也是電網(wǎng)和用戶之間數(shù)據(jù)傳遞的橋梁。然而國內(nèi)的分時峰谷電表、預付費電表和自動抄表不支持信息和電能的交互，它們都不能同電網(wǎng)進行實時互動，與真正意義上的智能電表還有很大差別。智能電網(wǎng)最大特征就是互動化，然而目前的智能家居系統(tǒng)大多為單向通信或非交互式雙向通信，單個家庭為單位，缺乏與電力公司的有效溝通，無法適應智能電網(wǎng)背景下的交互式通信、需求側管理和實時電價等方面的要求。因此推出一種與電網(wǎng)互動的智能用電系統(tǒng)勢在必行。智能用電系統(tǒng)控制家居設備控制方式單一，聯(lián)動控制程度不高。設備相互之間沒有形成通信和互動。物聯(lián)網(wǎng)的核心就是物與物之間的信息交互和友好互動。借助物聯(lián)網(wǎng)技術可以很好地實現(xiàn)智能家居內(nèi)的各種設備相互通訊和聯(lián)動，即不需要用戶參與指揮，它們將按照自身狀態(tài)和聯(lián)動模式可靠地互動運行。這將實現(xiàn)全方位的互動，從而給用戶帶來最大程度的高效、節(jié)能、舒適與安全。隨著智能電網(wǎng)的發(fā)展，用戶希望智能家居能結合智能電網(wǎng)，能更經(jīng)濟和舒適地用電?！霸朴嬎恪本哂袕姶笥嬎闾幚砟芰?，能對海量的感知數(shù)據(jù)和信息進行分析并處理，以提供在線智能的決策和可靠的控制。通過云計算對采集的用電信息進行全面科學的分析，同時統(tǒng)計學習用戶習慣，結合兩者分析的結果即時向用戶顯示，科學指導用戶的用電行為。這不僅可以改變用戶的用電模式，降低用戶的用電成本，而且還可以提高用戶的用電舒適度和自動化程度。目前，智能用電系統(tǒng)沒有結合專家分析和用戶習慣，而是根據(jù)預定程序進行指導用戶，科學性不強同時自動化程度不高。智能電網(wǎng)鼓勵分布式新能源和儲能裝置接入配電網(wǎng)，這就要求智能用電系統(tǒng)能實現(xiàn)家庭能源的感知和管理。具體來說，就是能感知和監(jiān)測分布式能源和儲能裝置的運行狀態(tài)；實現(xiàn)分布式能源和儲能裝置一體化集中管控、資源的優(yōu)化配置；通過綜合科學分析引導家庭合理用電，即用電何時取自電網(wǎng)，用電何時取自新能源，新能源何時倒送電網(wǎng)，儲能裝置何時充放電。在智能電網(wǎng)框架下的家庭能源的感知和管理，目前幾乎是空白。隨著智能電網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)技術的高速發(fā)展，以及用戶居住理念的變化與提升，人們越來越追求生活細節(jié)的簡單化和智能化，希望在智能終端中植入智能化程序，享受“一鍵0K”式的簡單操作模式。用戶不僅對家居的自動化和信息化程度要求越來越高，而且對家用設備控制的靈活性以及對外部信息獲取的方便性提出來更高的要求。綜上，目前智能用電系統(tǒng)缺乏同電力公司的互動以及家居設備之間的互動。設備相互之間沒有形成通信和友好互動。未能對海量數(shù)據(jù)和信息進行分析處理，結合專家分析和用戶習慣提供在線智能決策和可靠控制。并且不能兼顧事物處理的實時性和可靠性，家居系統(tǒng)的擴展性和靈活性不強。然而，用戶對智能用電系統(tǒng)的可擴展性、靈活性及易用性提出的要求卻越來越高。因此，設計一種實時互動智能用電系統(tǒng)來實現(xiàn)實時可視化、互動多元化、聯(lián)動智能化、決策科學化將具有十分重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種基于物聯(lián)網(wǎng)和云計算的實時互動智能用電系統(tǒng)及互動方法，其特征在于，該實時智能互動用電系統(tǒng)為基于物聯(lián)網(wǎng)和云計算技術的實時互動智能用電系統(tǒng)，該系統(tǒng)的智能終端與智能電表通過各自的RS485接口相連接，以半雙工的方式進行有線通信；智能終端與N個智能插座通過各自ZigBee模塊，以半雙工的方式進行無線通信；其中智能終端為全功能型ZigBee主協(xié)調(diào)器,智能插座為精簡型ZigBee終端節(jié)點。所述智能終端的TXD端口和RXD端口分別與智能電表的RXD端口和TXD端口連接。所述智能電表是一種實時計量雙向通信智能電表，包括單片機、信號采集與處理電路、三相電能計量芯片、存儲芯片、通信芯片、功能按鍵和顯示器，所述三相電能計量芯片的輸入端接信號采集與處理電路的輸出信號，輸出端接單片機的輸入端口 ；具有實時電量計量，全面地監(jiān)控電能信息的實時性參數(shù)，雙向交互式通信使用戶與電力公司可以實時地查看其用電信息，滿足智能電網(wǎng)中的高級量測體系要求的特點。所述智能終端包括事務處理模塊、實時存儲刷新模塊、專家系統(tǒng)模塊、ZigBee/UPnP軟件橋、認證和匹配服務模塊和外圍接口及云計算后臺服務系統(tǒng)。采用智能電網(wǎng)特征和物聯(lián)網(wǎng)、云計算技術相結合，實現(xiàn)用電信息的實時可視化；采用一鍵OK”式操作模式，提高了靈活性及易用性；同時專家系統(tǒng)提供的離線決策和云計算后臺系統(tǒng)提供的在線決策模式很好地兼顧了事務處理的實時性和可靠性。所述智能插座為一種智能插座，包括CPU、電壓互感器、電流互感器、計量模塊、雙向晶閘管、觸發(fā)模塊、RFID讀寫模塊和Zigbee通信模塊，其中計量模塊通過電壓互感器和電流互感器測量插座的交流電壓和負載電流，其輸出端接CPU的輸入端口 ；晶閘管串接在插座的電源線上，觸發(fā)模塊的輸入端接CPU的TXD/P3.1端口，輸出端接晶閘管的柵極，所述RFID讀寫模塊接CPU的RXD/P3.0端口，CPU通過Zigbee通信模塊與智能終端通信；能對單個用電設備進行實時監(jiān)測，而且控制功能齊全，智能化程度高，特別適用于智能家居或物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。所述實時互動智能用電系統(tǒng)的互動方法包括:I)智能終端與智能電表的智能互動智能電表和智能終端通過RS485總線進行通信，智能終端從智能電表接收用戶側的實時用電信息和電網(wǎng)側的信息，具體步驟如下:步驟一，判斷接收標志位是否為I，若是，則置Pl.1=1，智能終端的RS485打開RXD接收端口，進入步驟二 ；若不是，則結束；步驟二，收幀起始符和控制碼，對信息進行拆包分析，控制碼可分為上傳信息和接收信息，若是上傳信息，則進入步驟三；若是接收信息，則進入步驟十二 ；步驟三，對控制碼進一步分析，可分為電網(wǎng)信息與用戶信息，若是電網(wǎng)信息則進入步驟四；若是用戶信息則進入步驟九；步驟四，對控制碼進一步分`析，若是服務信息，則進入步驟五；否則，進入步驟七；步驟五，啟動終端人機交互接口，顯示服務信息提醒；步驟六，啟動移動通信接口，打包服務信息，并發(fā)送至綁定手機，完成一次互動；步驟七，對控制碼進一步分析，若是電價信息，則進入步驟八；否則，不動作；步驟八,啟動人機交互接口，顯示電價信息,完成一次互動；步驟九，用戶信息顯示，并判斷是否為正向計量，若是則進行損耗分析，進入步驟十一，否則進入步驟十；步驟十，信息為反向計量，分析分布式電源、儲能設備等運行狀態(tài)；步驟^^一,啟動人機交互接口顯示,完成一次互動；步驟十二，人機接口接收信息，分析用戶需求信息；步驟十三，置Pl.1=1，智能終端RS485接口打開TXD接收端口，將信息按幀格式打包，發(fā)送，完成一次互動。2)智能終端與智能插座的智能互動智能插座可實時感知用電設備的狀態(tài)，并將感知信息通過ZigBee無線通信發(fā)給智能終端。然后通過專家系統(tǒng)提供的離線決策或云計算服務提供的在線決策分析出控制模式，最后將控制信息發(fā)送至相應的智能插座；具體步驟如下:步驟一，智能插座從各ZigBee精簡型RFD節(jié)點監(jiān)測自身狀態(tài)，接收RFID標簽上用電器類型、狀態(tài)及耗能信息，并且實時將信息上傳至主協(xié)調(diào)器；步驟二，智能終端啟動終端人機交互接口，顯示提醒；
步驟三，智能終端的實時存儲刷新模塊將物聯(lián)網(wǎng)設備的信息進行存儲，并與專家系統(tǒng)知識庫進行分析匹配，判斷是否滿足聯(lián)動條件；若滿足，進入步驟四；否則，結束；步驟四，調(diào)用離線和在線決策流程，選擇進入離線或在線決策模式即可進行執(zhí)行；步驟五，生成聯(lián)動指令，然后將聯(lián)動指令轉碼編制為控制幀，并且根據(jù)ZigBee協(xié)議中的AES/CCM算法對控制幀加密；步驟六，查詢映射表，將聯(lián)動指令發(fā)送至相應的ZigBee精簡型(RFD)終端節(jié)點，然后對相應的物聯(lián)網(wǎng)設備進行控制；步驟七，完成一輪物聯(lián)網(wǎng)設備間互動。本發(fā)明的有益效果是用戶通過智能終端人機界面進行操作，用戶可以將家庭用電需求通過智能電表發(fā)送至電力公司主機站。通過智能終端的圖文并茂的顯示界面，用戶可以查詢近期和歷史數(shù)據(jù)，并作對比分析，做到明白消費，有計劃地用電，進而促進用戶養(yǎng)成節(jié)能減排的習慣。電力公司通過雙向交互式通信模塊獲得用電信息、損耗分析、分布式電源以及儲能裝置運行狀態(tài)信息，將浮動電價(實時電價，階梯電價)和用戶感興趣的電網(wǎng)服務信息(如停電計劃)等和用戶實時溝通。


圖1為基于物聯(lián)網(wǎng)和云計算技術的智能用電系統(tǒng)構成示意圖。圖2為智能終端與智能電表互動流程圖。圖3為智能終端與智能插座互動流程圖。圖4為以電視機為例的智能系統(tǒng)設備間互動流程圖。
具體實施例方式本發(fā)明提供一種實時智能互動用電系統(tǒng)及智能互動方法。下面結合附圖予以說明。圖1所示為基于物聯(lián)網(wǎng)和云計算技術的智能用電系統(tǒng)構成示意圖。圖中，實時智能互動用電系統(tǒng)為基于物聯(lián)網(wǎng)和云計算技術的實時智能互動用電系統(tǒng)，該系統(tǒng)的智能終端與智能電表通過各自的RS485接口相連接，以半雙工的方式進行有線通信；智能終端與N個智能插座通過各自ZigBee模塊(N是至少為2的正整數(shù))，以半雙工的方式進行無線通信；其中智能終端為全功能型ZigBee主協(xié)調(diào)器,智能插座為精簡型ZigBee終端節(jié)點；智能終端的TXD端口和RXD端口分別與智能電表的RXD端口和TXD端口連接。其中1.智能電表是一種實時計量雙向通信智能電表，包括單片機、信號采集與處理電路、三相電能計量芯片、存儲芯片、通信芯片、功能按鍵和顯示器，所述三相電能計量芯片的輸入端接信號采集與處理電路的輸出信號，輸出端接單片機的輸入端口 ；具有實時電量計量，通過存儲模塊刷新電量數(shù)據(jù)，全面地監(jiān)控電能信息的實時性參數(shù)，用戶可以近于實時地查看其用電信息。而雙向交互式通信使智能電表作為電力公司與用戶進行通信的網(wǎng)關，用戶可以從電力公司接收電價信號，同時電力公司也可以準確快速地定位電網(wǎng)故障，評估設備運行狀況及電能質量。此外，本智能電表還可以通過對功率因數(shù)的判斷進行雙向電量的計量，支持具有分布式發(fā)電的用戶并入電網(wǎng)。用于滿足智能電網(wǎng)中的高級量測體系要求。
2.智能終端是一種基于物聯(lián)網(wǎng)和云計算技術的實時互動智能終端平臺。該智能終端平臺包括事務處理模塊、實時存儲刷新模塊、專家系統(tǒng)模塊、ZigBee/UPnP軟件橋、認證和匹配服務模塊和外圍接口。本發(fā)明的智能終端平臺還廣義地包括云計算后臺服務系統(tǒng)。本發(fā)明結合智能電網(wǎng)特征和物聯(lián)網(wǎng)技術實現(xiàn)了用電信息的實時可視化，可提供“同電力公司-物聯(lián)網(wǎng)設備-設備間聯(lián)動”全方位的互動。同時專家系統(tǒng)提供的離線決策和云計算后臺系統(tǒng)提供的在線決策模式很好地兼顧了事務處理的實時性和可靠性。該智能終端平臺利用UPnP技術增強了可擴展性，而“一鍵0K”式操作模式提高了靈活性及易用性。3.智能插座是一種智能插座，它包括CPU、電壓互感器、電流互感器、計量模塊、雙向晶閘管、觸發(fā)模塊、RFID讀寫模塊和Zigbee通信模塊，所述計量模塊通過電壓互感器和電流互感器測量插座的交流電壓和負載電流，其輸出端接CPU的輸入端口 ；所述晶閘管串接在插座的電源線上，所述觸發(fā)模塊的輸入端接CPU的TXD/P3.1端口，輸出端接晶閘管的柵極，所述RFID讀寫模塊接CPU的RXD/P3. O端口，CPU通過Zigbee通信模塊與智能終端通信。本發(fā)明能對單個用電設備進行實時監(jiān)測，而且控制功能齊全，智能化程度高，特別適用于智能家居或物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。4.用電系統(tǒng)的智能互動方式4.1智能終端與智能電表圖2所示為智能終端與智能電表設備間互動流程圖，智能電表和智能終端通過RS485總線進行通信，智能終端從智能電表接收用戶側的實時用電信息和電網(wǎng)側的信息。電網(wǎng)側信息是通過智能電表的雙向交互式通信模塊從電力公司獲得，包括浮動電價(實時電價，階梯電價)和用戶感興趣的電網(wǎng)服務信息(如停電計劃)等。而用戶側信息是來自智能電表的雙向計量模塊信息，包括用電信息、損耗分析、分布式電源以及儲能裝置運行狀態(tài)等。通過智能終端人機界面進行操作，用戶可以將家庭用電需求通過智能電表發(fā)送至電力公司主機站。通過智能終端的圖文并茂的顯示界面，用戶可以查詢近期和歷史數(shù)據(jù)，并作對比分析，做到明白消費，有計劃地用電，進而促進用戶養(yǎng)成節(jié)能減排的習慣。具體步驟如下步驟一，判斷接收標志位是否為I，若是，則置Pl. 1=1，智能終端的RS485打開RXD接收端口，進入步驟二 ；若不是，則結束。步驟二，收幀起始符和控制碼，對信息進行拆包分析，控制碼可分為上傳信息和接收信息，若是上傳信息，則進入步驟三；若是接收信息，則進入步驟十二。步驟三，對控制碼進一步分析，可分為電網(wǎng)信息與用戶信息，若是電網(wǎng)信息則進入步驟四；若是用戶信息則進入步驟九。步驟四，對控制碼進一步分析，若是服務信息，則進入步驟五；否則，進入步驟七。步驟五，啟動終端人機交互接口，顯示服務信息提醒。步驟六，啟動移動通信接口，打包服務信息，并發(fā)送至綁定手機，完成一次互動。步驟七，對控制碼進一步分析，若是電價信息，則進入步驟八；否則，不動作。步驟八，啟動人機交互接口，顯示電價信息，完成一次互動。步驟九，用戶信息顯示，并判斷是否為正向計量，若是則進行損耗分析，進入步驟十一，否則進入步驟十。步驟十，信息為反向計量，分析分布式電源、儲能設備等運行狀態(tài)，
步驟^^一,啟動人機交互接口顯示,完成一次互動。步驟十二，人機接口接收信息，分析用戶需求信息。步驟十三，置Pl.1=1，智能終端RS485接口打開TXD接收端口，將信息按幀格式打包，發(fā)送，完成一次互動。4.2智能終端與智能插座圖3所示為智能終端與智能插座互動流程圖.智能插座可實時感知用電設備的狀態(tài)，并將感知信息通過ZigBee無線通信發(fā)給智能終端。然后通過專家系統(tǒng)提供的離線決策或云計算服務提供的在線決策分析出控制模式，最后將控制信息發(fā)送至相應的智能插座。例如，當連接電視的智能插座監(jiān)測到電視開啟，會向智能終端發(fā)送電視的狀態(tài)信息。智能終端通過匹配專家系統(tǒng)(或云計算在線)分析出聯(lián)動方式，即燈光控制器應與電視配合，然后智能終端將調(diào)暗燈光的指令通過ZigBee無線發(fā)送至燈光控制器，最后燈光控制器進行控制燈光亮度。這個過程完全是自動的，用戶無需過問。在這聯(lián)動的過程中，實現(xiàn)了自動節(jié)能，并提供給用戶便捷舒適的生活體驗。還比如電動窗會隨著空調(diào)的開啟而自動緊閉，互動流程思想同上。以智能插座接收信息為例說明步驟，具體步驟如下:步驟一，從各ZigBee精簡型RFD節(jié)點監(jiān)測自身狀態(tài)，接收RFID標簽上用電器類型、狀態(tài)、耗能等信息，并且實時上傳信息至主協(xié)調(diào)器；步驟二，啟動終端人機交互接口，顯示提醒；步驟三，實時存儲刷新模塊將物聯(lián)網(wǎng)設備的信息進行存儲，并與專家系統(tǒng)知識庫進行分析匹配，判斷是否滿足聯(lián)動條件。若滿足，進入步驟四；否則，結束；步驟四，若智能插座選擇進入離線或在線決策模式，即可執(zhí)行調(diào)用離線和在線決策流程，步驟五，生成聯(lián)動指令，然后將聯(lián)動指令轉碼編制為控制幀，并且根據(jù)ZigBee協(xié)議中的AES/CCM算法對控制幀加密，步驟六，查詢映射表，將聯(lián)動指令發(fā)送至相應的ZigBee精簡型(RFD)終端節(jié)點。然后對相應的物聯(lián)網(wǎng)設備進行控制；步驟七，完成一輪物聯(lián)網(wǎng)設備間互動。4.3實施例下面以電視機開啟，周圍燈光自動變暗的聯(lián)動控制來說明本發(fā)明實時智能互動用電系統(tǒng)的配合流程(如圖4所示的以電視機為例的智能系統(tǒng)設備間互動流程圖)。例如，當連接電視的智能插座監(jiān)測到電視開啟，會向智能終端發(fā)送電視的狀態(tài)信息，智能終端通過匹配專家系統(tǒng)(或云計算在線)分析出聯(lián)動方式，即燈光控制器應與電視配合，然后智能終端將調(diào)暗燈光的指令通過ZigBee無線發(fā)送至燈光控制器,最后燈光控制器進行控制燈光亮度；具體步驟如下:步驟一，從電視機ZigBee精簡型RFD節(jié)點監(jiān)測自身開啟狀態(tài)，并且實時上傳信息至主協(xié)調(diào)器；步驟二，實時存儲刷新模塊將 物聯(lián)網(wǎng)設備的信息進行存儲，并與專家系統(tǒng)知識庫進行分析匹配，判斷是否滿足聯(lián)動條件。若滿足，進入步驟三；否則，返回步驟一；步驟三，選擇進入離線或在線決策模式即可進行執(zhí)行調(diào)用離線和在線決策流程；
步驟四，生成聯(lián)動指令，然后將電視機周邊燈光變暗的聯(lián)動指令轉碼編制為控制幀，并且根據(jù)ZigBee協(xié)議中的AES/CCM算法對控制幀加密；步驟五，查詢映射表，將聯(lián)動指令發(fā)送至電視機周邊燈光的ZigBee精簡型(RFD)終端節(jié)點，然后控制電視機周邊燈光變暗；步驟六，返回聯(lián)動回復，完成一輪物聯(lián)網(wǎng)設備間互動。
權利要求
1..一種基于物聯(lián)網(wǎng)和云計算的實時互動智能用電系統(tǒng)，其特征在于，該實時互動智能用電系統(tǒng)為基于物聯(lián)網(wǎng)和云計算技術的實時互動智能用電系統(tǒng)，該系統(tǒng)的智能終端與智能電表通過各自的RS485接口相連接，以半雙工的方式進行有線通信；智能終端與N個智能插座通過各自ZigBee模塊，以半雙工的方式進行無線通信；其中智能終端為全功能型ZigBee主協(xié)調(diào)器，智能插座為精簡型ZigBee終端節(jié)點。
2.根據(jù)權利要求1所述一種基于物聯(lián)網(wǎng)和云計算的實時互動智能用電系統(tǒng)，其特征在于，所述智能終端的TXD端口和RXD端口分別與智能電表的RXD端口和TXD端口連接。
3.根據(jù)權利要求1所述一種基于物聯(lián)網(wǎng)和云計算的實時互動智能用電系統(tǒng)，其特征在于，所述智能電表是一種實時計量雙向通信智能電表，包括單片機、信號采集與處理電路、三相電能計量芯片、存儲芯片、通信芯片、功能按鍵和顯示器，所述三相電能計量芯片的輸入端接信號采集與處理電路的輸出信號，輸出端接單片機的輸入端口 ；具有實時電量計量，全面地監(jiān)控電能信息的實時性參數(shù)，雙向交互式通信使用戶與電力公司可以實時地查看其用電信息，滿足智能電網(wǎng)中的高級量測體系要求的特點。
4.根據(jù)權利要求1所述一種基于物聯(lián)網(wǎng)和云計算的實時互動智能用電系統(tǒng)，其特征在于，所述智能終端包括事務處理模塊、實時存儲刷新模塊、專家系統(tǒng)模塊、ZigBee/UPnP軟件橋、認證和匹配服務模塊和外圍接口及云計算后臺服務系統(tǒng)。采用智能電網(wǎng)特征和物聯(lián)網(wǎng)、云計算技術相結合，實現(xiàn)用電信息的實時可視化；采用一鍵0K”式操作模式，提高了靈活性及易用性；同時專家系統(tǒng)提供的離線決策和云計算后臺系統(tǒng)提供的在線決策模式很好地兼顧了事務處理的實時性和可靠性。
5.根據(jù)權利要求1所述一種基于物聯(lián)網(wǎng)和云計算的實時互動智能用電系統(tǒng)，其特征在于，所述智能插座為一種智能插座，包括CPU、電壓互感器、電流互感器、計量模塊、雙向晶閘管、觸發(fā)模塊、RFID讀寫模塊和Zigbee通信模塊，其中計量模塊通過電壓互感器和電流互感器測量插座的交流電壓和負載電流，其輸出端接CPU的輸入端口 ；晶閘管串接在插座的電源線上，觸發(fā)模塊的輸入端接CPU的TXD/P3.1端口，輸出端接晶閘管的柵極，所述RFID讀寫模塊接CPU的RXD/P3.0端口，CPU通過Zigbee通信模塊與智能終端通信；能對單個用電設備進行實時監(jiān)測，而且控制功`能齊全，智能化程度高，特別適用于智能家居或物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。
6.一種基于物聯(lián)網(wǎng)和云計算的實時互動智能用電系統(tǒng)的互動方法，其特征在于，所述實時智能互動用電系統(tǒng)的互動方法包括: O智能終端與智能電表的互動 智能電表和智能終端通過RS485總線進行通信，智能終端從智能電表接收用戶側的實時用電信息和電網(wǎng)側的信息，具體步驟如下: 步驟一，判斷接收標志位是否為I，若是，則置Pl.1=1，智能終端的RS485打開RXD接收端口，進入步驟二 ；若不是，則結束； 步驟二，收幀起始符和控制碼，對信息進行拆包分析，控制碼可分為上傳信息和接收信息，若是上傳信息，則進入步驟三；若是接收信息，則進入步驟十二 ； 步驟三，對控制碼進一步分析，可分為電網(wǎng)信息與用戶信息，若是電網(wǎng)信息則進入步驟四；若是用戶信息則進入步驟九； 步驟四，對控制碼進一步分析，若是服務信息，則進入步驟五；否則，進入步驟七；步驟五，啟動終端人機交互接口，顯示服務信息提醒； 步驟六，啟動移動通信接口，打包服務信息，并發(fā)送至綁定手機，完成一次互動； 步驟七，對控制碼進一步分析，若是電價信息，則進入步驟八；否則，不動作； 步驟八,啟動人機交互接口，顯示電價信息,完成一次互動； 步驟九，用戶信息顯示，并判斷是否為正向計量，若是則進行損耗分析，進入步驟十一，否則進入步驟十； 步驟十，信息為反向計量，分析分布式電源、儲能設備等運行狀態(tài)； 步驟^^一,啟動人機交互接口顯示,完成一次互動； 步驟十二，人機接口接收信息，分析用戶需求信息； 步驟十三，置Pl.1=1， 智能終端RS485接口打開TXD接收端口，將信息按幀格式打包，發(fā)送，完成一次互動。
2)智能終端與智能插座的互動 智能插座可實時感知用電設備的狀態(tài)，并將感知信息通過ZigBee無線通信發(fā)給智能終端。然后通過專家系統(tǒng)提供的離線決策或云計算服務提供的在線決策分析出控制模式，最后將控制信息發(fā)送至相應的智能插座；具體步驟如下: 步驟一，智能插座從各ZigBee精簡型RFD節(jié)點監(jiān)測自身狀態(tài)，接收RFID標簽上用電器類型、狀態(tài)及耗能信息，并且實時將信息上傳至主協(xié)調(diào)器； 步驟二，智能終端啟動終端人機交互接口，顯示提醒； 步驟三，智能終端的實時存儲刷新模塊將物聯(lián)網(wǎng)設備的信息進行存儲，并與專家系統(tǒng)知識庫進行分析匹配，判斷是否滿足聯(lián)動條件；若滿足，進入步驟四；否則，結束； 步驟四，調(diào)用離線和在線決策流程，選擇進入離線或在線決策模式即可進行執(zhí)行； 步驟五，生成聯(lián)動指令，然后將聯(lián)動指令轉碼編制為控制幀，并且根據(jù)ZigBee協(xié)議中的AES/CCM算法對控制幀加密； 步驟六，查詢映射表，將聯(lián)動指令發(fā)送至相應的ZigBee精簡型(RFD)終端節(jié)點，然后對相應的物聯(lián)網(wǎng)設備進行控制； 步驟七，完成一輪物聯(lián)網(wǎng)設備間互動。
全文摘要
本發(fā)明屬于自動化用電系統(tǒng)范圍的一種基于物聯(lián)網(wǎng)和云計算的實時互動智能用電系統(tǒng)及互動方法，具體說是該互動智能用電系統(tǒng)是基于物聯(lián)網(wǎng)和云計算技術的一種互動智能用電系統(tǒng)，該系統(tǒng)的智能終端與智能電表通過各自的RS485接口相連接，以半雙工的方式進行有線通信；智能終端與N個智能插座通過各自ZigBee模塊，以半雙工的方式進行無線通信；其中智能終端為全功能型ZigBee主協(xié)調(diào)器，智能插座為精簡型ZigBee終端節(jié)點。本發(fā)明結合智能電網(wǎng)特征，并利用物聯(lián)網(wǎng)和云計算技術，實現(xiàn)用電信息的實時可視化、互動多元化、聯(lián)動智能化、決策科學化。采用一鍵OK”式操作模式，提高了靈活性及易用性。
文檔編號H02J13/00GK103078408SQ20131002231
公開日2013年5月1日 申請日期2013年1月21日 優(yōu)先權日2013年1月21日
發(fā)明者陳亮, 王揚, 顧雪平 申請人:華北電力大學(保定)